METABOLISMO DO NITROGENIO E AJUSTADORES OSMÓTICOS EM SORGO COM DOSES DE SILICIO E ESTRESSE HÍDRICO AVALIADOS ATRAVÉS DA MULTIVARIADA
Gleyce Lopes da Costa1, Luciana Ingrid Souza de Sousa2, Erika da Silva Chagas3, Liliane Corrêa Machado4, Jessica Suellen Silva Teixeira5, Diana Jhulia Palheta de Souza6, Luma Castro de Souza7, Cândido Ferreira de Oliveira Neto8
1 - Graduanda em Zootecnia da Universidade Federal Rural da Amazônia – UFRA
2 - Graduanda em Zootecnia da Universidade Federal Rural da Amazônia – UFRA
3 - Graduanda em Agronomia da Universidade Federal Rural da Amazônia – UFRA.
4 - Graduanda em Agronomia da Universidade Federal Rural da Amazônia – UFRA.
5 - Graduanda em Agronomia da Universidade Federal Rural da Amazônia – UFRA.
6 - Graduanda em Agronomia da Universidade Federal Rural da Amazônia – UFRA.
7 - Doutora em Solos/Universidade Estadual Paulista – UNESP
8 - Professor Adjunto da Universidade Federal Rural da Amazônia – UFRA.
2 - Graduanda em Zootecnia da Universidade Federal Rural da Amazônia – UFRA
3 - Graduanda em Agronomia da Universidade Federal Rural da Amazônia – UFRA.
4 - Graduanda em Agronomia da Universidade Federal Rural da Amazônia – UFRA.
5 - Graduanda em Agronomia da Universidade Federal Rural da Amazônia – UFRA.
6 - Graduanda em Agronomia da Universidade Federal Rural da Amazônia – UFRA.
7 - Doutora em Solos/Universidade Estadual Paulista – UNESP
8 - Professor Adjunto da Universidade Federal Rural da Amazônia – UFRA.
RESUMO -
O objetivo do trabalho foi avaliar os componentes bioquímicos na raiz e na folha em plantas de sorgo forrageiro em condições de deficiência hídrica e em diferentes concentrações de silício, através da análise multivariada. O experimento foi conduzido em casa de vegetação, utilizando-se plantas de sorgo (Sorghum bicolor [Moench.]). O delineamento experimental foi inteiramente casualizado, com fatorial 2×4 com 7 repetições, sendo duas condições hídricas (irrigado e déficit hídrico) e quatro doses de silício (0.5, 1.0, 1.5 e 2.0 µM). Concluiu-se que os tratamentos sem a condição do estresse hídrico independente de doses de silício; apresentaram teores elevados de nitrato tanto na folha quanto na raiz e decréscimos nos teores de carboidrato, prolina e sacarose nos dois órgãos da planta quando avaliados por meio da análise estatística multivariada.
Palavras-chave: deficiência hídrica, estatística multivariada, prolina.
NITROGEN METABOLISM AND OSMOTOR ADJUSTERS IN SORGHUM WITH SILICON DOSES AND WATER STRESS ASSESSED THROUGH THE MULTIVARIATE
ABSTRACT - The objective of this work was to evaluate the biochemical components in root and leaf in fodder sorghum plants under conditions of water deficiency and in different concentrations of silicon, through multivariate analysis. The experiment was conducted in a greenhouse using sorghum plants (Sorghum bicolor [Moench.]). The experimental design was completely randomized, with a 2x4 factorial with 7 replicates, with two water conditions Water deficit) and four doses of silicon (0.5, 1.0, 1.5 and 2.0 μM). It was concluded that the treatments without the condition of water stress independent of doses of silicon, presented high levels of nitrate in both leaf and root and decreases in carbohydrate, proline and sucrose contents in the two organs of the plant when evaluated through the analysis Multivariate statistics.Keywords: Water deficiency, multivariate statistics, proline
Introdução
O sorgo (Sorghum bicolor L. Moench) é cultivado no Brasil visando à alimentação animal, como alternativa ao milho para fabricação de rações, possibilitando um menor custo na produção (RODRIGUES, 2010). Em condições de estresse hídrico no solo, o sorgo tem a capacidade de paralisar o crescimento ou diminuir as atividades metabólicas durante o estresse hídrico e após o término, as plantas podem até crescer mais rapidamente do que as que não sofreram estresse (AMARAL et al., 2003). O silício é um nutriente que pode contribuir para aumentar o aproveitamento da água das plantas (LIMA et al., 2011). No entanto, no Brasil poucos são os trabalhos relacionados com o manejo cultural do sorgo (ALBUQUERQUE et al., 2010). Principalmente, em relação ao comportamento dessa planta sobre deficiência hídrica e nas diferentes concentrações de silício para produção de forragem, visando à determinação de parâmetros de resposta baseados nas modificações bioquímicas dessa cultura e nas relações hídricas do sistema solo-planta (MELO, 2006). Portanto, o objetivo do trabalho foi avaliar os componentes bioquímicos na raiz e na folha em plantas de sorgo forrageiro em condições de estresse hídrico e em diferentes concentrações de silício, através da análise multivariada.Revisão Bibliográfica
O sorgo (Sorghum bicolor L. Moench) é uma espécie de origem tropical cultivada em várias regiões do mundo. É cultivado no Brasil visando à alimentação animal, como alternativa ao milho para fabricação de rações, possibilitando um menor custo na produção (RODRIGUES, 2010). Em condições de estresse hídrico no solo, o sorgo tem a capacidade de paralisar o crescimento ou diminuir as atividades metabólicas durante o estresse hídrico e após o término, as plantas podem até crescer mais rapidamente do que as que não sofreram estresse (AMARAL et al., 2003). Uma das características do sorgo é o sistema radicular denso e dinâmico capaz de descompactar o solo e movimentar os nutrientes nas diferentes camadas do solo. Além disso, possui tolerância a toxidez por alumínio e à salinidade, possibilitando seu cultivo em áreas consideradas marginais à agricultura (LANDAU; GUIMARÃES, 2010). Em condições de estresse hídrico no solo o sorgo tem a capacidade de paralisar o crescimento ou diminuir as atividades metabólicas durante o estresse hídrico e após o término de um período de estresse hídrico, as plantas podem até crescer mais rapidamente do que as que não sofreram estresse (AMARAL et al., 2003). O silício é um nutriente que pode contribuir para aumentar o aproveitamento da água das plantas (LIMA et al., 2011). No entanto, no Brasil poucos são os trabalhos relacionados com o manejo cultural do sorgo (ALBUQUERQUE et al., 2010). Principalmente, em relação ao comportamento dessa planta sobre deficiência hídrica e nas diferentes concentrações de silício para produção de forragem, visando à determinação de parâmetros de resposta baseados nas modificações bioquímicas dessa cultura e nas relações hídricas do sistema solo-planta (MELO, 2006). Portanto, o objetivo do trabalho foi avaliar os componentes bioquímicos na raiz e na folha em plantas de sorgo forrageiro em condições de estresse hídrico e em diferentes concentrações de silício, através da análise multivariada.Materiais e Métodos
O experimento foi em casa de vegetação da Universidade Federal Rural da Amazônia (UFRA), campus Capitão Poço, localizado nas Coordenadas: Latitude 01º44'47" Sul; Longitude 47º03'34" Oeste. Utilizou-se plantas de sorgo (Sorghum bicolor [Moench.]) forrageiro da variedade BR 700. O delineamento experimental foi inteiramente casualizado (DIC) com o fatorial 2x4 com 7 repetições, referente a duas condições hídricas (irrigado e déficit hídrico) e quatro doses de silício (Si) (0.5, 1.0, 1.5 e 2.0 µM) que foram avaliados na posição das raízes (R) e folhas das plantas de sorgo (ER-Si e EF-Si). As plantas foram irrigadas duas vezes ao dia (manhã e tarde) com solução nutritiva de Hoagland & Arnon (1950). Analisou-se nas folhas e raízes o conteúdo relativo de água pelo método descrito por Slavick (1979); o amônio livre pelo método de Weatherburn (1967); o nitrato pelo método de Cataldo et al. (1975);a atividade da redutase do nitrato pelo método de Hageman e Hucklesb (1971), as proteínas solúveis totais foi pelo método de Bradford (1976), os aminoácidos solúveis totais pelo método de Peoples et al. (1989). Para a análise de agrupamento, uma matriz de semelhança foi construída com a distância euclidiana e a ligação dos grupos segundo método de Ward (SNEATH; SOKAL, 1973). As análises foram conduzidas no programa STATISTICA 7.0 (StatSoft. Inc., Tulsa, OK, USA).Resultados e Discussão
As proteínas nos tratamentos com doses de Si apresentaram médias variando entre 0,48 e 2,52 mg g-1 e aminoácidos de 3,81 e 13,92 μmol g-1, respectivamente na raiz e na folha da planta de sorgo (Tabela 1). Enquanto os teores de proteínas na folha nos tratamentos TCEF e TSEF a média varia de 1,35 mg g-1 e 4,16 mg g-1, respectivamente. Na raiz os teores de proteínas variaram de 0,27 mg g-1 (TCER) e 1,83 mg g-1 (TSER). Na análise de agrupamento ocorreu a formação de 3 grupos distintos (G1, G2 e G3), Figura 1. No G1 ficaram posicionados os tratamentos com doses de Si nas raízes. No G3 posicionou as doses de Si nos tratamentos das folhas juntamente com tratamento testemunha sem estresse na folha. Enquanto, ocorreu a formação do G2 com os tratamentos controle sem dose de Si com e sem estresse hídrico. A distinção entre o Si localizado na folha ou na raiz deve-se a característica desse nutriente. Pois, o silício é absorvido em forma ácido monossilícico (H4SiO4) na forma passiva ou ativa e a acumulação desse nutriente ocorre principalmente nas folhas em forma de sílica amortfa (SiO2nH2O) (MA et al., 2007). Ocorreu uma distinção entre a folha e raiz entre os grupos. Entretanto, dentro de cada grupo há uma diferença entre as doses de Si (0,5; 1,0; 1,5 e 2,0 µM). Pois, as menores doses de Si estão mais próximas do eixo Y (Figura 1). Provavelmente o Si não contribuiu para a formação de compostos nitrogenados, proteínas e aminoácidos na fração das folhas e raízes do sorgo. Resultados apresentados por Souza et al. (2014), trabalhando com a cultura do milho mostraram resultados similares com redução de proteínas solúveis totais nas raízes nas concentrações de Si (1,5 e 2,0 µM Si). Nos tratamentos testemunhas sem a condição do estresse hídrico ocorreu maiores quantidade de nitrato tanto na folha (0,46 μmol kg-1), quanto na raiz (0,58 μmol kg-1). Isso ocorre porque as plantas submetidas à deficiência hídrica reduziram significativamente a atividade da redutase do nitrato quando comparada as plantas que não sofreram estresse hídrico (SOUZA et al., 2014). Nessas condições também ocorreu menores teores de carboidrato, prolina e sacarose, 0,69 mmol g-1; 4,67 mmol kg-1 e 35,4 mmol g-1 na folha e 0,76 mmol g-1; 4,32 mmol kg-1 e 15,72 mmol g-1 na raíz. Resultados semelhantes foram encontrados por Souza et al. (2014). No órgão foliar as plantas sem estresse e sem silício apresentaram maiores valores de aminoácidos e proteínas quando comparado as plantas submetidas a doses mais baixas de silício (Tabela 1), contudo, entre as doses de silício a 2,0 µM foi a que apresentou maior concentração de aminoácidos e proteínas. Segundo Takahashi (1995), a absorção de silício não é inibida quando o fornecimento de água é interrompido temporariamente, sendo a absorção influenciada por inibidores da respiração.Conclusões
Os tratamentos sem a condição do estresse hídrico independente de doses de silício; apresentaram teores elevados de nitrato tanto na folha quanto na raiz e decréscimos nos teores de carboidrato, prolina e sacarose nos dois órgãos da planta quando avaliados por meio da análise estatística multivariada.Gráficos e Tabelas
Referências
ALBUQUERQUE, C.J.B. et al. Potencial forrageiro de cultivares de sorgo sacarino em diferentes arranjos de plantas e localidades de Minas Gerais. In: CONGRESSO NACIONAL DE MILHO E SORGO, 2010, Goiânia: ABMS, 2010. AMARAL, S. R.; LIRA, M. A.; TABOSA, J. N.; SANTOS, M. V. F. DOS; MELLO, A. C. L. DE; SANTOS, V. F. S. Comportamento de linhagens de sorgo forrageiro submetidas a déficit hídrico sob condição controlada. Pesquisa Agropecuária Brasileira, Brasília, v. 38, n. 8, 2003. BRADFORD, M. M. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Analytical Biochemistry, v.72, 1976. CATALDO, D.A.; HAROON, M.; SCHRADER, L.E.; YOUNGS, V.L. Rapid colorimetric determination of nitrate in plant tissue by nitration of salicylic acid. Communications in Soil Science and Plant Analysis, v. 6, 1975. HAGEMAN, R. H. G.; HUCKLESBY, D. P. Nitrate reductase from higher plants. Methods in enzimology, v. 17, 1971. HOAGLAND, D.R..; ARNON, D.I. The water culture method for growing plants without soil. California Agricultural Experiment Station, Circular, 347. 1950. LANDAU, E. C.; GUIMARAES, D. P. Zoneamento da cultura do sorgo. Cultivo do sorgo. 6. ed. Sete Lagoas: Embrapa Milho e Sorgo, 2010.(Embrapa Milho e Sorgo. Sistema de produção, 2). MA, J.F.; YAMAJI, N.; MITANI, N.; TAMAI, K.; KONISHI, S.; FUJIWARA, T.; KATSUHARA, M.; YANO, M. Na Efflux transporter of silicion in rice. Nature. v. 448, 1997. MELO, D. A. Avaliação de sorgo (Sorghum bicolor (L.) Moench.) e milheto (Pennisetum glaucum (L.) R. BROWN) sob diferentes níveis de água no solo. 2006. 48 f. Dissertação (Mestrado) - Centro de Saúde e Tecnologia Rural, Universidade Federal de Campina Grande, Campina Grande PEOPLES, M. B., FAIZAH, A. W., REAKASEM, B. E HERRIDGE, D. F. 1989. Methods for evaluating nitrogen fixation by nodulated legumes in the field. Australian Centre for International Agricultural Research Canberra. RODRIGUES, J. A. S. (Ed.). Cultivo do sorgo. 6. ed. Sete Lagoas: Embrapa Milho e Sorgo,- (Embrapa Milho e Sorgo. Sistema de produção).
